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Die Energie im Massivbau

Im Interview: DI Gerhard Hofer, e7 Energie Markt Analyse GmbH, Projektleitung „Leitfaden zur wirksamen Speichermasse im modernen, nutzungsflexiblen Bürobau“

wettbewerbe: In der Planung von Bürogebäuden ist heutzutage ein flexibles Nutzungskonzept ein absolutes Muss. Das heißt Innenausbau in Leichtbauweise. Dem gegenüber steht die aus energetischer Sicht notwendige Anforderung nach Speichermasse. Wie lassen sich diese beiden Konzepte verbinden?

Hofer: In modernen Bürogebäuden muss alles möglichst schnell und kostengünstig rückbaubar sein. Das hat dazu geführt, innen alles in Leichtbauweise auszuführen: Doppelböden, leichte Zwischenwände, abgehängte Decken. Damit wird der Zugang zur aktiven Speichermasse erschwert, da ist dann auch eine massive Decke nicht mehr nutzbar. Bei Bürogebäuden ist das im Winter durch die besseren Dämmstandards ein geringeres Problem. Im Sommer muss die Hitze durch aktive, energieintensive Kühlung weggebracht werden. Da spielt auch die Architektur mit, bei der das Glas immer dominanter wird. Glas hat sich zwar weiterentwickelt, trotzdem ist die Vermeidung der Überhitzung im Büro bisher ein untergeordnetes Thema gewesen, weil man der Meinung war, die Haustechnik könne ohnehin alles. Nun geht der Trend in die andere Richtung, man spricht von nachhaltigen Gebäuden. Das Ziel der Studie „Energiespeicher Beton“ ist es, zu zeigen, welche Möglichkeiten Planer haben, die Flexibilität aufrecht zu erhalten, was auch im Sinne der Nachhaltigkeit liegt, und trotzdem ein Gebäude mit gutem Raumklima und mit geringem Ausmaß an haustechnischen Anlagen und Energieeinsatz herzustellen. Der Leitfaden dazu zeigt auf, wie man das realisieren kann.

wettbewerbe: Wie soll ein Planer, der an seine Bauaufgabe herangeht, Ihrer Meinung nach mit dem Thema Speichermasse umgehen, ohne dass Flexibilität und Nutzungsfestlegungen ein Widerspruch werden?

Hofer: Natürlich muss ein Bürogebäude flexibel sein, Flexibilität ist aber auch eine Definition. Daher muss man mit flexiblen Elementen Lösungen schaffen. Zuerst müssen die Nutzung und die Komfortkriterien, die im Gebäude umgesetzt werden sollen, überlegt und definiert werden. Das beginnt bei der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit bis zur Raumakustik. Neben den Komfortkriterien müssen die Nachhaltigkeitskriterien definiert werden, da gehört auch die soziale Komponente dazu. Dann kommt das Thema Speichermasse. Die Baustruktur kann nicht nur als tragende Struktur genutzt werden, sondern auch zur Heizung und Kühlung. Man muss also nicht nur konstruktiv denken, sondern auch energetisch. Wenn der Statiker mit dem Energietechniker reden muss, weil beide das gleiche Instrument Decke zur Verfügung haben, muss man übergreifend denken, dann kann nicht jeder getrennt planen.

wettbewerbe:Wie kann die wirksame Speichermasse erhöht werden?

Hofer: Die Wände zum Gang hin sollen flexibel sein und sind daher nur eingeschränkt in massiver Bauweise möglich. Beim Fußboden habe ich große Flächen, der Bodenbelag verändert aber die Speicherfähigkeit. Der Bauteil Decke hat das größte Potenzial. Die einfachste Lösung ist, sie freizulegen. Man kann sie strukturieren, um ihre Oberfläche zu erhöhen, zum Beispiel mit der Ausbildung von Rippen. So etwas greift natürlich schon sehr in die Statik und damit in die Architektur ein. Gleichzeitig hilft eine solche Struktur wieder der Raumakustik, weil der Schall in verschiedene Richtungen geht. Man kann die Decke nicht nur als tragendes Element sehen, sondern auch als Element, in dem Lüftung, Heizung und Kühlung integriert sind. Da kann man auch kreativ sein, da sind die Planenden gefordert, gemeinsam nach einer Lösung zu suchen.

wettbewerbe: Welche Herausforderungen stellen sich bei diesem Zugang?

Hofer: Die Herausforderungen sind erstens die Montage und zweitens die Raumakustik. Um die Nachhallzeit auf ein akzeptables Niveau zu bringen, gibt es viele Möglichkeiten. Teppich ist in diesem Fall ideal, Schallabsorber kann man in die Wände einbauen oder auf der Decke abgehängt montieren. Damit die Speichermasse der Decke aktiviert wird, muss die Luftzirkulation gewährleistet sein, das heißt die Decke selbst muss frei bleiben. Die notwendigen Installationen an der Decke müssen alle in der Schalung integriert sein oder sichtbar montiert werden. Die Lüftung kann auch dezentral in der Fassade sitzen oder von der Gangwand kommen. Bei dezentralen Lösungen können die Lebenszykluskosten höher sein, dann habe ich aber das Problem mit der Verrohrung an der Decke nicht.

wettbewerbe: Wie kann man im Bereich von Trennwänden die Speichermasse erhöhen, wenn gleichzeitig die Flexibilität gewährleistet sein soll?

Hofer: Es gibt die Lösung, die Wände zum Gang teilweise massiv zu machen, wie beim Bundesamt für Statistik in Neuchatel in der Schweiz. Der Gangbereich wird zur Nachtlüftung genutzt, die die massiven Elemente kühlt. Das geht natürlich nur bei einer schon in der Planung genau definierten Nutzung. Bei einem Gebäude, wo das nicht der Fall ist, gibt es andere Lösungen. Etwa Gipsbauplatten, die man auch demontieren und ausschneiden kann, haben im Vergleich zu den Gipskartonplatten mehr Speichermasse. Eine weitere Lösung ist, den Gebäudekern, der in der Regel immer massiv ausgeführt ist, für die Temperierung zugängig zu machen, etwa im Atriumbereich.

wettbewerbe: Wann macht die Nutzung von Speichermasse Sinn?

Hofer: Die Nutzung macht nur dann Sinn, wenn man sich vorher überlegt hat, wie die Wärme wieder abgeführt werden kann. Gelingt das nicht, hat die Speicherung den negativen Effekt, dass es im Sommer immer zu heiß wird. Diese Entlüftung kann mechanisch über die Bauteilaktivierung geschehen oder passiv, zum Beispiel über die Nachtlüftung. Da muss aber sorgfältigst geplant werden, wie der natürliche Luftzug über die Außenfassade durch das Büro und über die Gangfläche geleitet und über das Dach abgeführt wird. Dazu muss die Fassade öffenbar sein. Aspekte wie Witterungsschutz und Sicherheit bei geöffneten Fenstern müssen dabei berücksichtigt werden. Weiters braucht man spezielle Elemente, die gewährleisten, dass es keine Schallübertragung vom Büroraum zum Gang gibt. Es muss sichergestellt sein, dass der Luftzug im Sommer bei kühler Außenluft stattfindet. Geöffnete Türen und Fenster alleine bedeuten nicht, dass die Luft durchzieht. Die Kaminwirkung muss geplant werden. Solche natürlichen Lüftungen sind die effektivsten und ältesten Lösungen. Im arabischen Raum wurden am Dach Schornsteine errichtet, die im Sommer geöffnet und im Winter geschlossen werden.

wettbewerbe: Wie kann ich die Nutzung der vorhandenen Speichermassen noch zusätzlich unterstützen?

Hofer: Indem man in einem Produkt mehrere Funktionen integriert, wie etwa ein Kühlbalken, der auch zur Beleuchtung und als Schallabsorber dient und bei dem sogar ein Sprinkler integriert werden kann. Der Boden muss auch nicht in allen Bereichen als flexibler Doppelboden ausgebildet sein. Dort, wo es keine Arbeitsplätze geben wird, kann der Boden massiv sein. Zunehmend wird im Bürogebäude Betonkernaktivierung realisiert, weil es sehr energieeffizient ist. Man kann im Bereich der Heizung mit sehr niedrigen und bei der Kühlung mit sehr hohen Medientemperaturen agieren. Damit kann ich die raumumschließenden Bauteile auf gleichmäßige Temperaturen mit geringem Unterschied zur Raumtemperatur bringen. Das schafft hohe Behaglichkeit. Diese niedrigen Temperaturunterschiede schaffen außerdem großes Potenzial für den Einsatz von erneuerbaren Energien, wie die Wärmepumpe, die in diesem Bereich sehr effizient eingesetzt werden kann.

wettbewerbe: Wenn absolut keine Masse vorhanden ist, welche Möglichkeiten gibt es dann?

Hofer: Dann gibt es die latenten Wärmespeicher, so genannte Phase Change Materials. Dabei geht es weniger um die Bauteilmasse, sondern um die Änderung von Aggregatszuständen, wie bei Wasser. Durch die Speicherung von Wärme oder Kälte ändert sich der Aggregatszustand des Materials in einem chemischen Prozess, die Energie wird gespeichert, seine Temperatur bleibt aber wie bei der Veränderung von Eis zu Wasser gleich. Da muss man sich natürlich überlegen, wie diese Chemikalien nachher entsorgt werden können. Für die Außenwand gibt es ein transluzentes Glas, in dem diese latenten Wärmespeicher genutzt werden können. Das sind dann Lösungen, wenn ich keine Speichermasse habe, aber dieselbe Wirkung nutzen möchte.

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